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    大數據、人工智能等科技帶領我國進入地面氣象觀測全面自動化

    拓普思實驗室系統 2020-05-04

    【導讀】2020年4月1日起,我國地面氣象觀測自動化改革從全國試運行切換調整為正式業務運行,正式邁入地面氣象觀測自動化時代。

    氣象觀測是氣象工作和大氣科學發展的基礎。氣象觀測記錄和依據它編發的氣象情報,除了為天氣預報提供日常資料外,還通過長期積累和統計,加工成氣候資料,為農業、林業、工業、交通、軍事、水文、醫療衛生和環境保護等部門進行規劃、設計和研究,提供重要的數據。

    采用大氣遙感探測和高速通信傳輸技術組成的災害性天氣監測網,已經能夠十分及時地直接向用戶發布龍卷、強風暴和臺風等災害性天氣警報。大氣探測技術的發展為減輕或避免自然災害造成的損失提供了條件。

    2020年4月1日起,我國地面氣象觀測自動化改革從全國試運行切換調整為正式業務運行,正式邁入地面氣象觀測自動化時代。

    隨著大數據、人工智能等科技的發展,通過配備自動觀測設備及應用衛星遙感、多源數據自動綜合判識、智能圖像識別等多種技術手段,自動化觀測逐漸具備現實基礎。

    氣象觀測

    是研究測量和觀察地球大氣的物理和化學特性以及大氣現象的方法和手段的一門學科。 主要有大氣氣體成分濃度、氣溶膠、溫度、濕度、壓力、風、大氣湍流、蒸發、云、降水、輻射、大氣能見度、大氣電場、大氣電導率以及雷電、虹、暈等。從學科上分,氣象觀測屬于大氣科學的一個分支。它包括地面氣象觀測、高空氣象觀測、大氣遙感探測和氣象衛星探測等,有時統稱為大氣探測。由各種手段組成的氣象觀測系統,能觀測從地面到高層,從局地到全球的大氣狀態及其變化。

    氣象觀測儀器

    經過三百多年的發展,應用于研究和業務的氣象觀測儀器,已有數十種之多,主要包括直接測量和遙感探測兩類:前者通過各種類型的感應元件,將直接感應到的大氣物理特性和化學特性,轉換成機械的、電磁的或其他物理量進行測量,例如氣壓表、溫度表、濕度表等;后者是接收來自不同距離上的大氣信號或反射信號,從中反演出大氣物理特性和化學特性的空間分布,例如氣象雷達、聲雷達(見聲波大氣遙感)、激光 氣象雷達(見激光大氣遙感)、紅外輻射計(見紅外大氣遙感)等。這些儀器廣泛應用了力學、熱學、電磁學、光學以及機械、電子、半導體、激光、紅外和微波等科學技術領域的成果。

    此外,還有大氣化學的痕量分析等手段。氣象觀測儀器要滿足以下要求:①能夠適應各種復雜和惡劣的天氣條件,保持性能長期穩定。②能夠適應在不同天氣氣候條件下氣象要素變化范圍大的特點,具有很高的靈敏度、準確度和比較大的量程。此外,根據觀測平臺的工作條件,對觀測儀器的體積、重量、結構和電源等方面,還有各種特殊要求。

    氣象觀測平臺

    根據特定要求安裝儀器并進行觀測工作的基點。地面氣象站的觀測場、氣象塔、船舶、海上浮標和汽車等都屬地面氣象觀測平臺;氣球、飛機、火箭、衛星和空間實驗室等,是普遍采用的高空氣象觀測平臺。它們分別裝載各種地面的和高空的氣象觀測儀器。

    資料處理

    現代氣象觀測系統所獲取的氣象信息是大量的,要求高速度地分析處理,例如,一顆氣象衛星,每12小時內就能給出覆蓋全球的資料,其水平空間分辨率達1公里左右。采用電子計算機等現代自動化技術分析處理資料,是現代氣象觀測中必不可少的環節。許多現代氣象觀測系統,都配備了小型或微型處理機,及時分析處理觀測資料和實時給出結果(見氣象資料處理)。

    氣象觀測網

    是組合各種氣象觀測和探測系統而建立起來的?;旧戏譃閮纱箢悾?/p>

    ①常規觀測網。長期穩定地進行觀測,主要為日常天氣預報、災害性天氣監測、氣候監測等提供資料的觀測系統。例如由世界各國的地面氣象站(包括常規地面氣象站、自動氣象站和導航測風站)、海上漂浮(固定浮標、飄移浮標)站、船舶站和研究船、無線電探空站、航線飛機觀測、火箭探空站、氣象衛星及其接收站等組成的世界天氣監視網(WWW),就是一個規模較大的近代全球氣象觀測網。這個觀測網所獲得的資料,通過全球通信網絡,可及時提供各國氣象業務單位使用(見氣象情報傳輸)。此外,還有國際臭氧監測網、氣候監測站等。

    ②專題觀測網。根據特定的研究課題,只在一定時期內開展觀測工作的觀測系統。例如20世紀70年代實施大氣研究計劃一次全球試驗(FGGE)、日本的暴雨試驗和美國的強風暴試驗的觀測網,就是為研究中長期大氣過程和中小尺度天氣系統等的發生發展規律而臨時建立的。

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